JP2009139071A - コンデンサー及びそれを用いた除湿装置 - Google Patents

Abstract

【課題】除湿装置の熱交換効率を向上する。
【解決手段】外気流９１を吸湿剤を担持した回転ローターを具えた除湿体３１を通過させて乾燥気流９３とし、循環再生気流９０を加熱器３２で加熱後、該除湿体を通して吸湿させ、熱交換器として機能するコンデンサー３を通過させて、上記低温の外気により冷却して水分を凝結除去する除湿装置において、コンデンサー３を、多数の中空管体３０２０により構成し、高温高湿の再生気流を通過させると共に、区画サポートフレーム３０２１により間隔を設けて配列された中空管列の間に外気９１を流通させて熱交換する。外気と再生循環気流とはクロスフローを形成して効果的に熱交換することができる。
【選択図】図７

Description

本発明は、凝結除湿技術に関する。特にクロスフロー式コンデンサー(cross-flow-type condenser)の構造及びそれを用いた除湿装置に係る。

公知の一般家庭用除湿機の除湿方式は、冷媒コンプレッサーシステムにより空気中の水分を凝結し、室内空気乾燥の目的を達成する。しかし、CFC（塩素系フロン）冷媒の使用はオゾン層破壊の問題を派生するため、これらの冷煤を使用しない除湿技術の開発はますます重視されており、家電型吸着式除湿機も徐々に注目を集めるようになっている。
一般に吸着式除湿機は、ゼオライト、シリカゲルなどの吸湿剤をを担持した円盤状の部材からなるいわゆる除湿ローターを通して室内空気の水分を吸着し、該除湿ローターの再生側に再生空気を通して水分脱着を行う。さらに、再生側の高温高湿空気を熱交換器中に導入して凝結を行い、空気中から取り除いた水分を集水箱により収集し、家庭用除湿の目的を達成する。除湿ローター除湿機は、除湿ローターの吸湿特性により除湿メカニズムを完成するため、外気気体温度及び湿度条件の制限を受けず、しかも伝統的なコンプレッサーを使用する必要がないため、騒音が低く、冷煤使用が不要等の技術的長所を備える。
吸着式除湿機においては、再生側の高温高湿空気はコンデンサーに進入後、管外の低温除湿側空気と熱交換を行うことにより、コンデンサー内の高温高湿空気は即凝結して液体の水となる。よって、コンデンサーが備える凝結高温高湿再生気流の能力が家庭用吸着除湿機除湿性能パフォーマンスのカギとなる。
コンデンサーにおいて、一般の冷媒コンプレッサーシステムはすべて金属の銅アルミ管にフィンを加え、空気側熱伝導能力を増強する構造である。

しかし、重量及びコストへの考慮から、図１に示すように、一般の市販されている吸着除湿機に使用する凝結盤1の材質はすべて熱伝導係数が比較的低いプラスチックである。
該凝結盤1の本体は、プラスチックPP材質により一体ブロー成型し、管外にはフィン構造がない。該凝結盤1の底側には２個の開口10と11を設置し、気流の出入り口を提供する。該凝結盤1は、複数個の中空直管12、14を少なくとも１個の中空横管13と相互に連通し、該中空直管12と該中空直管14は一対一の配置ではない。例えば、該中空直管12から該中空横管13に進入した気流は必ず相互に対応する中空直管14から流出する訳ではない。
吸着除湿機中のコンデンサーは、クロスフロー式(cross flow type)熱交換を行うが、冷端は管外室内空気で、熱端は管内高温高湿空気である。
一般的に、プラスチック材質は熱伝導係数が比較的低く、管内外にはフィンがなく空気側熱伝導が十分ではないため、理論上プラスチック製のコンデンサーの材質と面積効率は不良である。しかも、吸着式除湿機中においては、再生側風量熱端の流量が非常に低いため、相対する熱交換容積も高くない。よって、熱伝導エフェクト(heat exchange effectiveness,)をいかに向上するかが重要であって、そのため熱交換器の能力は外形の大小のみではなく、操作条件も合わせて判断しなければならない。運転上必要な風量からすれば、プラスチック製のコンデンサーは構造が簡単で低コストにできる利点がある。従って、上記の制限条件において、いかにして外形構造によりプラスチックコンデンサーの熱伝導効果を向上させるかは、吸着除湿機の除湿性能パフォーマンス及び国際市場競爭力に影響を与える。
特許第３９９８０４２号公報

本発明が解決しようとする課題は、複数個の相互に独立して接続しない中空管体によりコンデンサーを構成し、区画サポートフレームによりクロスフロー式コンデンサー(cross-flow-type condenser)のアレー外形構造を形成し、常温除湿気流と中空管内高温高湿再生気流が行う熱交換面積を拡大し、流通抵抗を低減させ、熱交換凝結効果を向上させるコンデンサー及びその除湿装置を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明は下記のコンデンサー及びその除湿装置を提供する。
本発明が提供するコンデンサーは上蓋体、凝結モジュール、下蓋体からなり、
該上蓋体は送風口を備えて再生気流を導入し、
該凝結モジュールは、複数個の中空管体により構成し、該凝結モジュールの一端は該上蓋体と相互に接続し、該凝結モジュールにより外気湿気は該複数個の中空管体間の間隔距離を通過することができ、
該下蓋体は該凝結モジュールの反対側下端と相互に接続し、該下蓋体の片側には排気口を備えて該再生気流を流出させる。
本発明が提供する除湿装置は、コンデンサー、除湿体、加熱器から構成し、
該コンデンサーは上蓋体、凝結モジュール、下蓋体を備え、
該上蓋体は送風口を備え、再生気流を進入させることができ、
該凝結モジュールは複数個の中空管体により構成し、該凝結モジュールの一端は該上蓋体と相互に接続し、該凝結モジュールにより外気湿気は該複数個の中空管体間の間隔距離を通過することができ、
該下蓋体は、該凝結モジュールの反対側下端と相互に接続し、該下蓋体の片側には排気口を備え、該再生気流を流出させ、
該除湿体は該上蓋体の送風口と相互に接続し、該湿気流を通過させ、該湿気流の湿気を吸着し、
該加熱器は該下蓋体の排気口及び該除湿体とそれぞれ相互に接続し、該除湿体を通過する再生気流を加熱する。

上記のように、本発明コンデンサーは凝結モジュールを備え、限られた空間体積中において高温高湿の再生気流と常温気流の熱交換を行い、迅速に再生気流中の水分を凝結させ排出することができる。本発明の中空管体は独立気流通道を構成し、区画サポートフレームにより形成するクロスフロー式コンデンサー(cross-flow-type condenser)の構造により、常温除湿気流と中空管内の高温高湿再生気流が行う熱交換面積を拡大し、及びこれら気流の流通抵抗を低下させ、熱交換凝結効果を向上させ、除湿凝結応用の目標を達成することができる。

本発明の特徴、目的及び機能に対して、具体的理解のため以下では本発明装置の関連細部構造及び構造について図面を参照して巻明する。
図２に示すように、本発明コンデンサーの第一実施例指示図では、該コンデンサー2は上蓋体20、凝結モジュール21、下蓋体22からなる。
該上蓋体20の片側には送風口201を接続し、再生気流90の導入口とする。
該凝結モジュール21は、相互に独立して接続しない複数の中空管体210により構成し、相互に隣り合った中空管体210間には間隔距離211を設けて外気からの湿気流91を通過させる。該凝結モジュール21の一端は該上蓋体20と相互に接続する。
該下蓋体22は、該凝結モジュール21の反対端と相互に接続し、これにより該上蓋体20、該凝結モジュール21、該下蓋体22内の空間は気密構造を形成する。該下蓋体22の片側には排気口220を接続し、該再生気流90を流出させる。さらに該下蓋体22の底面には凝結水排出口221を接続し、該凝結モジュール21内の凝結した水を排出させる。
本実施例中では、該上蓋体20、該下蓋体22、該該凝結モジュール21はプラスチック等の非金属材料であるが、これに限定しない。また該複数個の中空管体210は１次元の線状配列或いは２次元のアレー或いは不規則配列を呈する。本実施例中の該複数個の中空管体210は２次元のアレー配列を呈する。

本発明中空管体と上下蓋体を接続した実施例の側面指示図である図３及び図４に示すように、該上蓋体20と該凝結モジュール21とを接続する上蓋体下端内周には凸部202を設け、その上面に接触板支持面203を設ける。該上蓋体20内にはさらに接触板204を設けて、該接触板204の周縁下面は該接触板支持面203上に支持固定される。
該接触板204には複数個の孔205を設けて該凝結モジュール21の中空管体210を挿通し、該複数個の孔205に該中空管体210の一端を貫通させて該上蓋体20内の空間と相互に連通する。
続いて図４に示すように、該下蓋体22の構造は基本的には該上蓋体20と同様とする。該下蓋体22と該凝結モジュール21接続箇所には下蓋体上端内周に凸部222を設け、その下面に接触板支持面223を形成する。該下蓋体22内にはさらに接触板224を設け、該接触板224の外周縁は該接触板支持面223上に接触固定される。該接触板224には複数の孔225を形成し、該凝結モジュール21の中空管体210を挿通する。該複数個の孔225は該中空管体210の反対端を貫通させて、該下蓋体22内の空間と相互に連通する。
前記の接続構造により人手による組み立てが招く再生気流の漏洩を防止し、除湿性能に悪影響を及ぼすことを回避可能で、組み立て時間を短縮し、組み立て不良の発生を防止することができる。

本発明コンデンサーの第二実施例立体指示図である図５、本発明凝結モジュールの断面指示図である図６に示すように、本実施例中の基本構造は図２に示す実施例と同様である。両者の差異点は、該複数個の中空管体210中間にさらに少なくとも１個の区画サポートフレーム212を嵌設し、相互に隣り合った中空管体210間に間隔距離Dを形成する点である。これにより相互に隣り合った中空管体210の距離が不均一となる問題を回避することができる。
図６中では２個の区画サポートフレーム212が示されているが、実際には該区画サポートフレーム212の数は必要に応じて増減することができ、本実施例の数に限定するものではない。

本発明除湿装置の実施例指示図である図７に示すように、本実施例中では該除湿装置3はコンデンサー30、除湿体31、加熱器32を備える。
該コンデンサー30の構造は、前記の図２〜図６に示す実施例によるものであって、その構造は前記の通りであるため、ここでは詳述しない。
該除湿体31は、上蓋体301の送風口3010と相互に接続し、該湿気流９１を通過させ、該湿気流の水分を吸着する。本実施例中では、該除湿体31は、ゼオライト、シリカゲルなどの吸湿剤を担持した円盤状の除湿ローターで、公知技術の構造であるため、ここでは詳述しない。
該加熱器32は、下蓋体303の排気口3030及び該除湿体31とそれぞれ相互に接続し、該除湿体31を通過する再生気流９０を加熱する。
該除湿装置3は、さらに除湿ファン33及び再生ファン34を備え、該除湿ファン33と該除湿体31は相互に接続する。該除湿ファン33は、湿気流９１を該除湿体31を介して吸引して乾燥気流９２として送り出し、該再生ファン34は該下蓋体303の排気口3030位置に接続されて、再生気流90を吸引して加熱器３２を経て除湿体３１に送る。

次に本発明の除湿装置3の作動方式について説明する。
再生気流90は、該コンデンサー30の上蓋体301を経由し、該凝結モジュール302の中空管体3020内にそれぞれ分配されて流入して、該中空管体外を通過する除湿気流91と熱交換を行う。該中空管体3020は、区画サポートフレーム3021により薄壁中空管体3020の間隔距離Dを開けて配置され、除湿気流91と再生気流90のクロスフロー(cross flow type)を形成する。
高温高湿の再生気流90は、低温（常温）の除湿気流91と熱交換を行い、冷却されて該薄壁式中空管体3020内の管壁に沿って凝結水膜を形成し、該凝結水は下方の凝結水排出口3031から集水箱35中に流出する。該コンデンサー30を経過後、温度と湿度が低下した再生気流は、該下蓋体303の再生気流排気口3030から流出する。続いて、該再生ファン34により加熱器32に送られて加熱後、該除湿体31を経由して湿気流から吸着した水分を吸収して、循環再生のメカニズムを完結する。該コンデンサー30を通過した湿気流９１は、該除湿体31を通過して水分を除去されて乾気流となり、除湿ファンを経由して排出される。

さらに、本発明コンデンサーと除湿体の相対位置関係指示図である図８と図９に示すように、本発明のコンデンサー30と除湿体31の相対位置の異なる実施方式が可能である。
図８中では、該除湿装置3のコンデンサー30は、該除湿体31に相対して重ね合わされて配置される。
図９中では、該コンデンサー30は、該除湿体31の左側或いは右側に設置される。

本発明コンデンサーの中空管体は一列以上で凝結モジュールを構成し、或いはアレー式配列で組み立て、熱交換接触面積を拡大することができる。これにより中空管体からなるコンデンサーの厚みを大幅に低下させることができるため、熱伝導効果を効果的に向上させることができる。
さらに、中空管体をアレー式配列とすることで、限られた空間中に最多の再生気流管道を設置することができ、熱交換有効管路面積に比較して熱交換接触面積を拡大することができる。
円柱形の中空管体構造は、熱交換面積を大幅に拡大することができるため、プラスチック射出により成型する円柱形の中空管束は、コンデンサーの重量を軽量化することができ、金型製作コストを縮小することができる。また、簡単なクロスフロー式アレー外形構造は、人手による組み立て工程を短縮し、人件費と原料コストを大幅に低下させることができる。
上記は本発明の実施例に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち本発明特許請求の範囲に基づき、本発明の主旨が失われず、本発明の精神と範囲を離脱しない範囲で行われる均等変化及び修飾はすべて、本発明の保護範囲に含まれるものとする。
上記のように、本発明が提供するコンデンサー及びその除湿装置は常温除湿気流と中空管内高温高湿再生気流が行う熱交換面積を拡大し、壁面熱抵抗係数を低下させ、熱交換凝結効果を向上させることができる。よって業界のニーズを満たすことができ、該産業の競爭力を上げ、周辺産業の発展を牽引することができる。すなわち、特許法に規定する特許出願の備の要件を満たしている。

公知の凝結盤の俯瞰指示図である。 本発明コンデンサーの第一実施例指示図である。 本発明中空管体と上下蓋体接続実施例の側面指示図である。 本発明中空管体と上下蓋体接続実施例の側面指示図である。 本発明コンデンサーの第二実施例立体指示図である。 図５の凝結モジュール断面指示図である。 本発明除湿装置の実施例指示図である。 本発明コンデンサーと除湿体の相対位置関係指示図である。 本発明コンデンサーと除湿体の相対位置関係指示図である。

符号の説明

1 凝結盤
10、11 開口
12、14 直管
13 横管
2 コンデンサー
20 上蓋体
201 送風口
202 凸部
203 接触板支持面
204 接触板
205 孔
21 凝結モジュール
210 中空管体
2100、2101 子管体
211 間隔距離
212 区画サポートフレーム
2120 凹槽
2121 通孔
22 下蓋体
220 排気口
221 液体排出口
222 凸部
223 接触板支持面
224 接触板
225 孔
3 除湿装置
30 コンデンサー
301 上蓋体
3010 送風口
302 凝結モジュール
3020 中空管体
3021 区画サポートフレーム
303 下蓋体
3030 排気口
3031 液体排出口
31 除湿体
32 加熱器
33 除湿ファン
34 再生ファン
35 集水箱
90 再生気流
91 湿気流
92 乾気流

Claims (13)

1. コンデンサーは、上蓋体、凝結モジュール、下蓋体から構成され、
   該上蓋体は、再生気流を進入させる送風口を具え、
   該凝結モジュールは、複数個の独立した中空管体により構成すると共に、その一端を該上蓋体と相互に接続して該上蓋体内の空間と相通させ、
   該下蓋体は、該凝結モジュールの反対端と相互に接続して、該下蓋体内の空間と相通させ、該下蓋体の片側には排気口を設けて
   上記上蓋体に進入した再生気流を該排気口から流出させると共に、湿気流を該複数個の中空管体間の間隔を通過させることを特徴とするコンデンサー。
2. 前記凝結モジュールの材質はプラスチックであることを特徴とする請求項１記載のコンデンサー。
3. 該凝結モジュールを接続する位置の上蓋体内周にさらに凸部を設け、該凝結モジュールの中空管体を所定の配列で挿通して支持する複数の孔を具えた接触板を該凸部面に接して固定し、該凝結モジュールを接続する位置の該下蓋体内周にはさらに凸部を設け、凝結モジュールの中空管体を所定の配列で挿通して支持する複数の孔を具えた接触板を該凸部面に接して固定したことを特徴とする請求項１記載のコンデンサー。
4. 前記複数個の中空管体は１列、或いは２次元の平面配列とすることを特徴とする請求項１記載のコンデンサー。
5. 前記凝結モジュールはさらに少なくとも１個の区画サポートフレームを具え、該中空管体を挿通する複数個の通孔を備えて、該中空管体間に一定の間隔を保持することを特徴とする請求項１記載のコンデンサー。
6. 前記下蓋体の片側にはさらに凝結水排出口を備えることを特徴とする請求項１記載のコンデンサー。
7. 除湿装置は、コンデンサー、除湿体、加熱器から構成され、
   該コンデンサーは、上蓋体、凝結モジュール、下蓋体を具え、
   該上蓋体は、再生気流を進入させる送風口を具え、
   該凝結モジュールは、複数個の独立した中空管体により構成すると共に、その一端を該上蓋体と相互に接続して該上蓋体内の空間と相通させ、
   該下蓋体は、該凝結モジュールの反対端と相互に接続して、該下蓋体内の空間と相通させ、該下蓋体の片側には排気口を設けて
   上記上蓋体に進入した再生気流を該排気口から流出させると共に、湿気流を該複数個の中空管体間の間隔を通過させる様に構成し、
   該除湿体は、該上蓋体の送風口と相互に接続されて該湿気流を通過させて、該湿気流の湿気を吸着し、
   該加熱器は、該下蓋体の排気口及び該除湿体とそれぞれ相互に接続して、該除湿体を通過する再生気流を加熱することを特徴とする除湿装置。
8. 前記凝結モジュールの材質はプラスチックであることを特徴とする請求項７記載の除湿装置。
9. 該凝結モジュールを接続する位置の上蓋体内周にさらに凸部を設け、該凝結モジュールの中空管体を所定の配列で挿通して支持する複数の孔を具えた接触板を該凸部面に接して固定し、該凝結モジュールを接続する位置の該下蓋体内周にはさらに凸部を設け、凝結モジュールの中空管体を所定の配列で挿通して支持する複数の孔を具えた接触板を該凸部面に接して固定したことを特徴とする請求項７記載の除湿装置。
10. 前記凝結モジュールは、さらに、該中空管体を挿通する複数の孔を具えた少なくとも１個の区画サポートフレームを設けて、該中空管の間に間隔を保持させたことを特徴とする請求項７記載の除湿装置。
11. 前記複数個の中空管体は、１列、或いは２次元の平面配列とすることを特徴とする請求項７記載の除湿装置。
12. 前記除湿装置は、該除湿体と相互に接続して該除湿体を通過した湿気流を吸引する除湿ファンを具え、該下蓋体の排気口と該加熱器間にはさらに再生ファンを接続したことを特徴とする請求項７記載の除湿装置。
13. 前記コンデンサーは、該除湿体左側、右側或いは相対して重ね合わせて設置することを特徴とする請求項７記載の除湿装置。

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